Bài giảng Sinh học phân tử - Chương 3: Cấu trúc gen và hệ gen của sinh vật

Chia sẻ: Minh Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

248
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Sinh học phân tử - Chương 3: Gen và genome của sinh vật" cung cấp cho người học các kiến thức: Cấu trúc của gen, hai hệ thống sinh vật, cấu trúc gen của sinh vật nhân chuẩn, kích thước genome,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Sinh học phân tử - Chương 3: Cấu trúc gen và hệ gen của sinh vật

•  GEN VÀ GENOME CỦA SINH VẬT
HAI HỆ THỐNG SINH VẬT •  Dựa trên cơ sở cấu trúc và thành phần tế bào: –  Sinh vật tiền nhân (Prokaryote) đại diện là các vi khuẩn (Bacteria) và tảo lam (Cyanobacteria); –  Sinh vật nhân chuẩn (Eukaryote).
PROKARYOTE •  Chưa có nhân hoàn chỉnh •  Không có phần lớn các bào quan và màng nhân, có vùng tương tự nhân gọi là nucleoid; •  Bộ gen gồm DNA cấu trúc sơ khai và cuộn với protein histone gọi là nhiễm sắc thể sơ khai. •  Prokaryote phân chia tế bào theo kiểu phân đôi, không có trung thể, không hình thành sợi tơ vô sắc và không có ty thể. •  DNA vòng nhỏ gọi là plasmid; •  Các yêú tố di truyền ngoài nhiễm sắc khác.
EUKARYOTE •  Cấu trúc nhân hoàn chỉnh với màng nhân kép bao quanh, thỉnh thoảng bên trên có chứa các lỗ nhân. •  Hệ thống màng phức tạp, chứa mạng lưới nội chất (nhẵn và hạt), bộ máy Golgi, lysosome, ty thể và lục lạp (ở sinh vật quang hợp). •  Nhiễm sắc thể của eukaryote thẳng, có cấu trúc phức tạp giữa DNA, RNA và các protein histone.
•  Gene di truyền –  Thời Mendel (1865), gen là yếu tố quyết định sự hình thành và phát triển một tính trạng bên ngoài. Có thể nói mỗi gen Mendel là một nhiễm sắc thể –  Morgan (1926) cho rằng: không phải một gen mà nhiều gen cùng nằm trên một nhiễm sắc thể và là các đơn vị không thể chia nhỏ hơn được nữa. –  Theo giả thuyết ”một gen – một enzym” của G.Beadle và E.Tatum (1940) cho rằng mỗi gen quyết định sự tồn tại và hoạt tính của một enzym.
•  Gene phân tử: là trình tự trên DNA cần thiết để tổng hợp 1 sản phẩm chức năng có thể là polypepDt hoặc RNA –  Gene tổng hợp mRNA mang thông Dn qui định chuỗi polypepDt –  Gene tổng hợp tRNA, rRNA tham gia quá trình dịch mã tổng hợp protein
DNA và gene ở prokaryote - Prokaryote không có cấu trúc nhân hoàn chỉnh, DNA được cô Plasmid trong tế bào chất đặc trong vùng nhân. Ngoài ra, Lông roi còn có DNA khác là các plasmid, NST trần, dạng vòng nó cũng có dạng vòng nhưng nhỏ hơn DNA nhiễm sắc thể -‐ Phân tử DNA ở prokaryote không cuộn xoắn với protein histon và nhiễm sắc thể là một phân tử DNA trần dạng vòng.
Cấu trúc 1 gene ở prokaryote -  Các gene nằm trong một nhóm gọi là Operon. -  1 operon mang thông tin qui định sự tổng hợp, điều hòa một số protein chức năng. Operon mang gene tổng hợp Triptophan ở vi khuẩn E.coli
Trình tự khởi động (promoter) của prokaryote Bắt đầu phiên mã Hộp Pribnov 3’ 5’ DNA TTGACA TATAAT -‐35 -‐10 +1
Cấu trúc Operon ở vi khuẩn P Transcription Operator region a b c -35 -35 -10 +1 -10+1 T 5’ 3’ mRNA RNA polymerase A B C 10
Cấu trúc gen ở sinh vật Eukaryote (nhân chuẩn, nhân thật) Khung đọc mã Promoter Bắt đầu phiên mã 5UTR Kết thúc Kết thúc dịch mã phiên mã Hộp AGGA/CAAT Bắt đầu dịch UAA, UAG, mã Intron UGA (-75) AUG 3UTR 5’ 3’ Tín hiệu chuyển Hộp TATA Exon peptit (-25) AATAAA Tín hiệu poly A hóa Vị trí gắn riboxom Vùng upstream Vùng downstream
Cấu trúc gen của sinh vật nhân chuẩn •  Exon là trình tự mang thông tin di truyền, nằm ở 3 vùng nhất định của gen, thường được mã hóa sang protein. –  Vùng không dịch mã thành protein, làm tín hiệu bắt đầu phiên mã tạo RNA và chứa trình tự định hướng mRNA vào ribosome để dịch mã tạo protein. –  Vùng hai gồm các exon chứa thông tin di truyền dịch mã thành trình tự amino acid của protein. –  Vùng ba được phiên mã thành một phần của mRNA chứa tín hiệu để kết thúc phiên mã và cho phép gắn thêm đuôi poly A vào mRNA. •  Intron hay trình tự ‘câm’’,không mang thông tin di truyền. •  Có rất ít trình tự tương đồng giữa các intron của một gen và của các gen khác nhau, nhưng chúng đều có một số nucleotide nằm ở 2 đầu các intron rất giống nhau, các nucleotide này tham gia vào quá trình cắt intron.
Cấu trúc gen của sinh vật nhân chuẩn •  Trình tự không dịch mã đầu 5’ UTR (untranslation region) được tính từ nucleotide phiên mã đầu tiên đến bộ 3 nucleotide khởi đầu dịch mã AUG hoặc GUG. •  Trình tự không dịch mã đầu 3’ UTR được tính từ một trong 3 codon dừng dịch mã đến hết trình tự kết thúc phiên mã. •  Trình tự kết thúc phiên mã của nhiều gen có trình tự như sau: –  5’-CCCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTT- 3’
Cấu trúc gen của sinh vật nhân chuẩn VÙNG KHỞI ĐỘNG •  - Vùng khởi động (promoter) của nhiều gen sinh vật eukaryote đều có chung một số trình tự ở hộp CAAT (- 75) và TATA (-25). Bắt đầu phiên mã Vùng trình tự của gen điều khiển Hộp CAAT Hộp TATA 5’ 3’ DNA GGCCAATCT TATAAAA -75 -25 +1
Cấu trúc gen của sinh vật nhân chuẩn (Tiếp) •  -Các dấu hiệu gắn chuỗi poly A của mRNA có trình tự 5’- AAUAAA-3’ •  Vùng này nằm ở ngay trước đầu 3’nơi bắt đầu gắn polyA, dài từ 10 đến 30 nu, tiếp theo là vùng CA, rồi đến vùng giầu GU.
Cấu trúc gen của sinh vật nhân chuẩn (Tiếp) •  Khung đọc mở hay khung đọc mã (open reading frame, ORF): bắt đầu từ một codon khởi đầu AUG và kết thúc bằng một trong 3 mã kết thúc là UAA/UAG/UGA. •  Mỗi bộ 3 nucleotide của khung đọc mở tương ứng với một codon mã hóa cho một amino acid. Khung đọc mở được đọc từ đầu 5’ - 3’ dọc theo phân tử mRNA, đọc từng mã một, đọc không chồng chéo và đọc cho đến tận mã kết thúc thì dừng lại.
Gồm 3 vùng chính 1. Vùng khởi động (promoter): ở nhiều gen của sinh vật nhân chuẩn đều có chung một số trình tự ở hộp CAAT (-75) và TATA (-25) 2. Khung đọc mã (khung đọc mở): các bộ 3 nu kế tiếp nhau gồm các đoạn exon (mang thông tin di truyền) xen kẽ các đoạn intron (không mang thông tin di truyền) 3. Trình tự kết thúc phiên mã: trình tự 5’ – CCCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTT-3’ Chứa 2 đoạn dài 7 nu có trình tự bổ sung . Khi phiên mã tạo mRNA, ở đó hình thành cấu trúc kiểu “kẹp tóc” làm dừng quá trình phiên mã
Vùng khởi động Có thể: - mỗi gen có một trình tự promoter nhất định - nhiều gen có một trình tự promoter giống nhau
Khung đọc mã Bắt đầu bằng một codon khởi đầu: AUG hoặc GUG Kết thúc bằng một trong 3 mã kết thúc; UAA/UAG/ UGA
Chức năng của gene phân tử 1.  Tái bản 2.  Phiên mã tạo RNA 3.  Dịch mã = sinh tổng hợp protein dựa trên khuôn mRNA